FP和整数除法在x86 CPU上竞争相同的吞吐量资源吗？

Question

我们知道，英特尔CPU在端口0上的非完全流水线除法执行单元上进行整数除法和FP div / sqrt。 我们从IACA输出，其他已发布的内容和实验测试中了解到这一点。 （例如https://agner.org/optimize/）

但是，FP和整数是否有独立的除法器（仅通过端口0竞争分派），或者如果一个是整数，另一个是FP，则交错两个吞吐量限制工作负载会使它们的成本几乎呈线性增加？ 英特尔CPU（与AMD不同）将整数除法解码为多个uop，例如Skylake上的div r32需要10个uop。

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AMD的CPU同样在一个执行端口上拥有它们的除法器，但我对它们的了解不多，并且没有一个可以测试。AMD的整数除法只解码为几个微操作（用于写入RDX和RAX），而不是微代码化的。在AMD上进行实验可能更容易解释，因为不会有大量的微操作飞来飞去，可能会导致整数和浮点数除法之间的争用。

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更多阅读：

• 半相关：基数分频器内部结构
• 浮点数除法与浮点数乘法 - 在各种英特尔和AMD CPU上，FP div / sqrt与乘法/ FMA的吞吐量。
• 在Windows上以32位运行的试除法代码比在Linux上以64位运行的快2倍 - 英特尔的64位整数除法要慢得多。解码为更多的uops（SKL上的36 vs. 10），甚至没有饱和算术.divider_active性能计数器。

- Peter Cordes

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警告：此内容涉及编程。结果显示 FP 和整数除法在 Skylake 上竞争。稍后我会整理我的快速测试并将其发布为答案。 - Peter Cordes

Answer 1

英特尔CPU架构师Ronak Singhal在Twitter上提到，Broadwell（以及随后的架构直到ICL）使用FP硬件进行除法运算，但Ice Lake具有专用的整数除法单元：

请记住，Broadwell使用的是整数除法器上的FP除法。在Ice Lake中，现在有一个专用的整数除法单元。

因此，我预计会有显着的竞争。许多整数除法执行的操作无疑是普通的ALU操作，不使用除法器，因此我不一定期望它们的反向吞吐量严格累积，但它们肯定会竞争。

Ronak并没有暗示任何关于Broadwell之前实现的内容，但基于至少Sandy Bridge时的相似端口分配和性能，我认为我们可以期望相同的共享。

- BeeOnRope